氧傳感技術(shù)在測(cè)定煙草種子活力上的應(yīng)用

潘 威1，楊曉東1，杜景誠(chéng)1，喬 雨1，鄭昀曄，逄 濤2，馬文廣

(1.玉溪中煙種子有限責(zé)任公司，云南 玉溪 653100； 2.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 玉溪 653100)

煙草種子是煙葉生產(chǎn)中不可替代的生產(chǎn)資料，提高煙草種子質(zhì)量是煙葉生產(chǎn)技術(shù)中最基本、最可靠、最經(jīng)濟(jì)有效的增產(chǎn)措施[1-3]。煙草種子優(yōu)劣主要通過常規(guī)發(fā)芽試驗(yàn)來評(píng)價(jià)[4-7]，而發(fā)芽率僅代表種子是否能夠萌發(fā)[8-10]，不能全面、客觀、準(zhǔn)確反映種子質(zhì)量及田間表現(xiàn)，以其作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)一步提高煙草種子質(zhì)量已經(jīng)遇到瓶頸。而種子活力[11-14]可衡量高發(fā)芽率的種子批在廣泛的環(huán)境下出苗時(shí)不同方面綜合特性，能更準(zhǔn)確反映種子質(zhì)量，以其作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可在高發(fā)芽率的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高煙草種子質(zhì)量。Q 2氧傳感技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種通過監(jiān)測(cè)種子萌發(fā)過程中的呼吸耗氧情況來判定種子活力自動(dòng)化檢測(cè)種子活力的新技術(shù)[15-19]，通過課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，利用Q 2氧傳感技術(shù)測(cè)定呼吸代謝指標(biāo)，尤其是OMR值(呼吸代謝速率)來衡量煙草種子活力，效果較好，相比于發(fā)芽率更能準(zhǔn)確反映煙草種子的出苗質(zhì)量[20]。因此，在前期研究的基礎(chǔ)上，課題組進(jìn)一步利用Q 2氧傳感技術(shù)檢測(cè)不同后熟溫度、不同采收部位、不同回干工藝煙草種子的活力，以確定煙草種子最優(yōu)的后熟溫度、采收部位和回干條件，優(yōu)化種子生產(chǎn)工藝，提高種子活力。

1 材料與方法

1.1 材 料

后熟種子為玉溪中煙種子有限責(zé)任公司西雙版納冬繁基地2014年度采收云煙105裸種。將采收后的云煙105種子置于棕色玻璃小瓶中，瓶口不密封，分別在-20 ℃，4 ℃，18 ℃和25 ℃下貯藏，空氣相對(duì)濕度控制在30%～40%，1年后取出，用于呼吸代謝檢測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)。

不同采收部位種子為玉溪中煙種子有限責(zé)任公司西雙版納冬繁基地2015年度生產(chǎn)云煙97裸種，種子均采集自同一片區(qū)。云煙97為常規(guī)種，待種子進(jìn)入褐熟期后開始逐果采收，成熟1顆采收1顆，共采收4次，每次采收時(shí)將不同花枝采蒴果分類裝好，整個(gè)中心花枝(最上部的3～4杈)的煙果均編號(hào)為1號(hào)，自中心花枝外從上往下對(duì)每一花枝上蒴果依次編號(hào)，分別為2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)，其余花枝上蒴果不再采收，將采收的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)蒴果分別晾曬、干燥，脫粒，再用30目、50目篩子篩除雜質(zhì)和不飽滿的種子，留下凈種用于呼吸代謝檢測(cè)和發(fā)芽試驗(yàn)。

不同回干工藝種子為玉溪中煙種子有限責(zé)任公司庫(kù)存的MS云煙87(同一棉袋內(nèi))良種經(jīng)催芽、包衣、干燥后所得包衣種。取MS云煙87良種，依照玉溪中煙種子有限責(zé)任公司催芽生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行催芽。催芽后按以下4種方式處理：

1) 催芽后種子回干至裸種含水量<10%，再進(jìn)行造粒，同天進(jìn)行丸化包衣，再經(jīng)篩選、拋光、染色、干燥，最后得到包衣種子作為對(duì)照ck。

圖1 不同溫度后熟云煙105呼吸代謝情況

2) 將引發(fā)后種子自然風(fēng)干至表面無(wú)水，種子能完全散開，直接造粒，丸化(當(dāng)天)，再經(jīng)篩選、拋光、染色、干燥，得到包衣種子C 1。

3) 催芽后種子回干至裸種含水量<10%，再進(jìn)行造粒，造粒后種子放置過夜，隔天包衣，再經(jīng)篩選、拋光、上色，干燥等過程，得到種子C 2。

4) 將引發(fā)后種子自然風(fēng)干至表面無(wú)水，種子能完全散開，直接造粒，造粒后種子放置過夜，隔天包衣，再經(jīng)篩選、拋光、上色，干燥等過程，得到種子C 3。

取ck、C 1、C 2、C 3包衣種，進(jìn)行呼吸代謝檢測(cè)和發(fā)芽試驗(yàn)。同時(shí)將4個(gè)處理的種子18 ℃保存6個(gè)月，每月進(jìn)行1次發(fā)芽試驗(yàn)。

1.2 檢測(cè)方法

1.2.1種子呼吸代謝分析

種子呼吸代謝檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)方法及檢測(cè)指標(biāo)等參照潘威等[20]的方法。

1.2.2發(fā)芽檢測(cè)

在培養(yǎng)皿中先墊1層海綿，然后墊上2層濾紙，加水濕潤(rùn)，濾紙上均勻放置100粒種子，加蓋，每個(gè)樣品3次重復(fù)，種子置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)，25 ℃下每天光照12 h，發(fā)芽期間保持濾紙濕潤(rùn)。第7天以胚根正常、胚軸頂端(子葉)見綠為計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)量，并計(jì)算發(fā)芽率。

1.2.3相關(guān)性分析

采用SPSS 17.0軟件分析IMT、OMR、COP、RGT、HOM與種子發(fā)芽率之間的相關(guān)顯著性和相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同后熟溫度煙草種子呼吸代謝指標(biāo)和發(fā)芽指標(biāo)

通過Q 2氧傳感技術(shù)分別測(cè)定了云煙105裸種在-20 ℃，4 ℃，18 ℃、25 ℃下后熟1年后的呼吸代謝情況。由圖1可以看出，-20 ℃、4 ℃后熟種子批呼吸代謝差異較大，180 h后部分種子萌發(fā)結(jié)束，氧氣消耗完畢，但仍有較多種子呼吸速率極低，氧氣消耗較少，說明這些種子仍未進(jìn)入快速萌發(fā)階段，整批種子萌發(fā)極不整齊；而18 ℃后熟種子批的呼吸代謝曲線分布較為接近，180 h后氧氣基本消耗完畢；25 ℃后熟種子批呼吸曲線緊密一致，180 h后氧氣基本消耗完畢，說明種子呼吸均勻一致，萌發(fā)整齊。

由表1可以看出，不同后熟溫度的煙草種子，其OMR與種子發(fā)芽率在0.01水平呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99，RGT與HOM與種子發(fā)芽率在0.05水平顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到-0.98和-0.96。相較于其他后熟溫度種子，25 ℃后熟種子OMR值最高為2.02%，呼吸代謝數(shù)率最快，HOM值最低為9.67，種子批萌發(fā)最整齊，這都說明該溫度下后熟種子活力最高，質(zhì)量最好。

表1 不同后熟溫度煙草種子呼吸代謝情況

溫度(℃)IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOM發(fā)芽率(%)-2078.21.7629.4306.6382.683.7484.11.8931.9247.4299.091.31873.52.0018.5141.793.798.32561.72.0220.3115.69.6799.3相關(guān)系數(shù)-0.660.99**-0.81-0.98*-0.96*

注：“*”在0.05水平顯著相關(guān)，“**”在0.01水平呈顯著相關(guān)。下同。

2.2 不同采收部位煙草種子呼吸代謝指標(biāo)和發(fā)芽指標(biāo)

從表2可以看出，對(duì)比不同花枝上種子活力，1號(hào)花枝即中心花枝種子在4次采收中相對(duì)于其他花枝上種子，OMR值更高，活力更好，而3號(hào)、4號(hào)花枝上種子活力一般，5號(hào)花枝上種子在4次采收中OMR值均較低，活力最低。而對(duì)比不同采收次數(shù)的煙草種子呼吸代謝，發(fā)現(xiàn)第1次、第2次采收的種子OMR值比第3、第4次略高，說明第1次、第2次采收的種子活力略高，即隨著花期的延長(zhǎng)，形成種子的質(zhì)量略有下降。

表2 不同采收部位煙草種子呼吸代謝情況

采收次數(shù)采收部位IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOM發(fā)芽率(%)152.092.0031.23317.80772.8093.3255.652.0127.14141.6217593.51347.901.9925.58111.1016.5792.8446.941.9331.37117.1021.0191.7548.861.4829.71153.70122.384.4143.991.9927.73497360693.4249.922.0028.06116.725.7393.72344.731.5828.87130.142.2887.0445.651.3728.00175.6328.882.0557.251.7130.3516441170089.0144.231.7127.85123.227.2688.5237.661.3433.42134.923.682.43348.831.4829.06139.728.5684.3447.331.5731.99188.3513.486.7544.161.3733.64515.7344781.2165.181.7335. 532459974889.2258.351.5635.261989625287.34359.681.8435.35841294489.5458.811.6432.16565.8173384.3569.931.6730.76220.1439.285.5相關(guān)系數(shù)-0.140.97**-0.39-0.038-0.097

2.3 不同回干工藝煙草種子呼吸代謝指標(biāo)和發(fā)芽指標(biāo)

由圖2、圖3可以看出，新制備的4種不同回干處理工藝的催芽MS云煙87丸化包衣種子發(fā)芽質(zhì)量基本相當(dāng)，發(fā)芽勢(shì)在97.3%～98.0%之間，發(fā)芽率在97.3%～98.5%之間。但18 ℃貯藏6個(gè)月后，C 3處理的包衣種發(fā)芽略有降低，發(fā)芽勢(shì)降為92.25%，發(fā)芽率降為93.5%，而其他3種處理ck、C 1、C 2的種子發(fā)芽質(zhì)量基本沒有變化，且3種處理間仍沒有顯著差異，即發(fā)芽指標(biāo)無(wú)法精確區(qū)分幾種處理包衣種質(zhì)量。

前期研究中，課題組探索了Q 2氧傳感技術(shù)在煙草裸種活力測(cè)定中的應(yīng)用[20]，但未研究過包衣種呼吸代謝情況。圖4為4種不同回干工藝條件下MS云煙87包衣種的呼吸代謝曲線。可以看出，4種處理的種子基本都能萌發(fā)，所有曲線氧氣濃度在種子萌發(fā)一定時(shí)間后都有明顯降低，但C 1的包衣種明顯萌發(fā)情況差異較大，種子一致性差，而其他3個(gè)處理種子呼吸代謝均較好。進(jìn)一步分析4種處理包衣種子的呼吸代謝指標(biāo)(表3)發(fā)現(xiàn)，干燥、造粒后當(dāng)天包衣處理的ck、風(fēng)干后直接造粒、包衣處理C 1，風(fēng)干后造粒、隔夜包衣處理C 3這3種處理的包衣種子OMR值差異不大，分布在1.85%～1.88%之間，而IMT值也基本相當(dāng)，而經(jīng)干燥后隔夜造粒丸化形成的包衣種子(C 2處理)OMR值略有提高，達(dá)到2.05%，IMT值和HOM值也最低?？偟膩碚f，利用氧傳感指標(biāo)可以看出幾種處理種子的細(xì)微差異，經(jīng)干燥后隔夜造粒包衣形成的包衣種子活力最好。

圖2 4種回干工藝包衣種貯藏6個(gè)月發(fā)芽勢(shì)對(duì)比

圖3 4種回干工藝包衣種貯藏6個(gè)月發(fā)芽率對(duì)比

表3 不同干燥包衣工藝對(duì)種子呼吸代謝影響

品種處理方式IMT(h)OMR(%/h)COP(%)RGT(h)HOMMS云煙87ck62.681.8726.71139.2159.0C164.651.8827.40137.8112.6C258.112.0526.84115.016.07C362.341.8526.45124.216.47

圖4 不同干燥工藝包衣種呼吸代謝曲線

3 結(jié)論與討論

在前期研究的基礎(chǔ)上，本研究以Q 2氧傳感技術(shù)為手段，分析了不同后熟溫度、不同采收部位、不同回干工藝處理煙草種子萌發(fā)過程中的呼吸代謝情況，發(fā)現(xiàn)25 ℃后熟1年種子相對(duì)于-20，4，18 ℃后熟種子萌發(fā)更整齊，活力更高；而中心花枝采收種子活力要略高于其他花枝，同一花枝采收種子隨著花期延長(zhǎng)，活力則略有降低；而對(duì)于不同回干工藝煙草包衣種子，以經(jīng)催芽、干燥、造粒、放置過夜后包衣種子OMR值最高，活力最好，這些結(jié)果都對(duì)煙草種子實(shí)際貯藏、采收、催芽回干具有指導(dǎo)意義。

Q 2氧傳感技術(shù)不僅可以用來評(píng)價(jià)煙草裸種的活力，也可以用來評(píng)價(jià)煙草包衣種子活力，相較于發(fā)芽指標(biāo)，氧傳感指標(biāo)評(píng)價(jià)包衣種活力更加敏感、準(zhǔn)確。